Táút caí caïc version naìy âãöu coï caïc tênh nàng hiãûn âaûi nhæ: Giao diãûn thán thiãûn, nhiãöu daûng mä hçnh máùu, täúc âäü giaíi nhanh, coï nhiãöu daûng taíi troüng, mä taí pháön t[r]
(1)TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐAÌ NẴNG KHOA XÂY DỰNG CẦU ĐƯỜNG
Thạc sỹ NGUYỄN LAN
HƯỚNG DẪN PHÂN TÍCH & THIẾT KẾ KẾT CẤU BẰNG CHƯƠNG TRÌNH
TẬP – KỸ NĂNG CƠ BẢN
(2)LỜI NÓI ĐẦU Ngành xây dựng ngành ứng dụng sớm công nghệ thông tin vào lĩnh vực thiết kế, quản lý xây dựng gặt hái nhiều thành cơng đáng kể Nhờ có máy tính mà tốc độ thiết kế tính tốn kết cấu xây dựng tăng nhanh Trong năm gần có nhiều chương trình tính tốn kết cấu dựa phương pháp số, đặc biệt phương pháp phần tử hữu hạn (PTHH) giúp cho việc giải toán kết cấu trở nên xác, hiệu nhanh chóng hơn, cơng trình lớn Trong số chương trình tính kết cấu, hệ chương trình SAP (Structure Analysis Program ) hệ chương trình nỗi tiếng từ năm 1970 với versions, SAP86, SAP90 SAP2000 Hiện SAP2000 ứng dụng để phân tích thiết kế nhiều loại kết cấu xây dựng kỹ sư, sinh viên ngành cơng trình qua tâm nghiên cứu
SAP2000 thức đưa vào chương trình giảng dạy môn Tin học Ứng dụng nhiều trường đại học trung tâm đào tạo tin học Tài liệu Tác giả biên soạn làm tài liệu hướng dẫn tập thực hành SAP2000 cho Sinh viên khoa Xây Dựng Cầu đường, học viên Trung Tâm tin học TECHNIC làm tài liệu tham khảo cho sinh viên ngành Xây dựng
Hiện SAP2000 có nhiều version ( ver 7.x, ver 8.x, ver 9.x), version đời sau bổ sung thêm số mơ hình mẫu mơ đun chuyên dụng khác Trong version lưu hành rộng rãi nay, kỹ sư quen dùng version 7.42 tính dể tiếp cập kết phân tích ổn định nó, nên tài liệu biên soạn sở SAP2000 version 7.42 Phần mở rộng, bổ sung version sau giới thiệu mục riêng
Tác giả xin chân thành cám ơn Thầy Cô giáo Khoa Xây dựng Cầu đường trường Đại học Kỹ thuật Đà Nẵng bạn đồng nghiệm động viên, giúp đỡ góp ý q trình biên soạn
Tài liệu khó tránh khỏi thiếu sót Rất mong góp ý bạn đọc để ngày hoàn thiện
Đà nẵng, tháng 10 năm 2005
(3)CHươNG tổng quan
1.1 - GIỚI THIỆU CHUNG :
SAP2000 version đại dể dùng tất chương trình thuộc hệ SAP ( Structural Analysis Programm) Đây version SAP thực hồn tồn mơi trường Window, có giao diện đồ họa mạnh nên dể sử dụng Quá trình tạo thay đổi mơhình, giải kiểm tra toán thiết kế thực giao diện (interface), hiển thị kết duới dạng đồ họa kể mơ hình dao động theo thời gian tốn phân tích động (dynamic annalyse) Khả phân tích chương trình lớn, đại diện cho nghiên cứu kỹ thuật số thuật giải Phiên SAP2000 có version khác có giao diện : SAP2000, SAP2000 PLUS , SAP2000 Nonlinear Tất version có tính đại như: Giao diện thân thiện, nhiều dạng mô hình mẫu, tốc độ giải nhanh, có nhiều dạng tải trọng, mơ tả phần tử có độ cứng thay đổi, phần tử vỏ độ xác cao, phân tích động theo kiểu vectơ riêng Ritz (Eigen and Ritz dynamic analysis), sử dụng nhiều hệ thống tọa độ cho sơ đồ phức tạp, khả tạo lưới mạnh, tùy chọn tổ hợp tải trọng, tổ hợp đường bao với nhiều tải trọng di động lần giải
SAP2000 PLUS bổ sung thêm tính như: khả khơng giới hạn chương trình , khả phân tích tốn cầu, hồn thiện phần tử hữu hạn, tùy chọn phân tích tốn tải trọng thay đổi theo thời gian, hiệu ứng biến dạng
SAP2000 Nonlinear mở rộng thêm so với PLUS là đưa vào phần tử liên kết phi tuyến (Non linear element),với phần tử cho phép người dùng phân tích nhiều mơ hình phức tạp như: phần tử dây chịu kéo, phần tử có lỗ hổng
Tất chương trình có đầy đủ tính thiết kế kết cấu thép bê tông cốt thép, modul tích hợp với modul dùng để tạo phân tích mơ hình giao diện SAP2000 version 7.42 hỗ trợ thiết kế kết cấu khung (frame elements) theo tiêu chuẩn Nam Mỹ Châu Âu :
- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu bê tông cốt thép :
• U.S ACI 318-95 (1995) and AASHTO LRFD (1997) : tiêu chuẩn viện bê tông Mỹ (ACI) tiêu chuẩn thiết kế cầu theo hệ số tải trọng hệ số sức kháng hiệp hội viên chức giao thông đường Hoa kỳ (AASHTO LRFD)
(4)- Tiêu chuẩn thiết kế kết cấu thép :
• U.S AISC/ASD (1989), AISC/LRFD (1994), AASHTO LRFD (1997) • Canadian CAN/CSA-S16.1-94 (1994),
• British BS 5950 (1990), and • Eurocode (ENV 1993-1-1)
1.2 – BỘ CHƯƠNG TRÌNH SAP2000, CÁCH CAÌI ĐẶT:
- Bộ chương trình SAP2000 thường bao gồm :
- đĩa CD chứa chương trình setup, file liệu, file hỗ trợ
- Các tài liệu hướng dẫn sử dụng chương trình chứa dạng file Acrobat (*.pdf) – SAP2000 Getting Started and SAP2000 Basic Analysis Reference
(this volume)
– SAP2000 Analysis Reference — Volume I
– SAP2000 Analysis Reference — Volume II
– SAP2000 Steel Design Manual and SAP2000 Concrete Design Manual
– SAP2000 Verification Manual - khóa cứng (hardware key)
- Cách cài đặt version có khác nhau, nên xem file hướng dẫn cài đặt thật kỹ trước chạy file cài đặt (setup) Cách cài đặt SAP2000 version 7.42 (cracked) sau:
1 Chạy file setup.exe thư mục \SAP2000nl7.10 để cài SAP2000 version 7.10 vào thư mục mặc định thường C:\SAP2000N
2 Chạy file setup.exe thư mục \SAP2000nl7.40 để updates version 7.10 lên version 7.40 Chọn thư mục cài đặt giống thư mục cài đặc SAP2000 version 7.10
3 Cài SAP2000 version 7.42 Chọn thư mục cài đặt giống thư mục cài đặc SAP2000 version 7.10
4 Bung file patch.exe từ thư mục CRACK vào thư mục cài đặt SAP2000 chạy file patch.exe để crack
Sau crack xong chạy SAP2000 chương trình khơng báo lỗi “ khơng tìm thấy khố cứng “ q trình cài đặt thành cơng
- Giới thiệu chương trình SAP2000 nhiều tài liệu khác download địa sau: http:\\www.csiberkeley.com
1.3 – KHA NNG CUA CHặNG TRầNH :
ãPhỏn tờch ténh ( Static Analysis)
•Phán têch âäüng lỉûc hc ( Dynamic Analysis)
•Phân tích tuyến tính , phi tuyến kể động đất
•Phân tích tải trọng di động toán cầu (Bridge Analysis)
•Phân tích hiệu ứng P-delta
(5)•Nhiều hệ thống tọa độ , nhiều dạng liên kết nhiều dạng tải trọng
•Khả toán lớn ( số ẩn nhiều )
•Sử dụng thuật tốn hiệu ổn định cao
SAP2000 version 9.x bổ sung thêm nhiều tính như:
- Hổ trợ nhiều mơ hình mẫu cho nhiều dạng cơng trình: Nhà, tháp truyền tải, cầu, cơng trình ngầm
- Khả phân tích kết cấu phi tuyến mạnh: phi tuyến hình học, phi tuyến vật lý,
- Thêm loại phần tử : Cáp ứng suất trước, phần tử liên kết, giảm chấn, - Xét hiệu ứng vật liệu theo thời gian: Chùng rảo, Co ngót, từ biến - Khả phân tích cơng trình thi cơng theo giai đoạn
- Tính tốn tự động tải trọng gió, sóng, động đất
- Khả phân tích dạng tải trọng di động cầu: vẽ mặt ảnh hưởng, mô phỏng động kết cấu chịu tải di động,
- Hổ trợ tiêu chuẩn thiết kế tiên tiến
Với tính nhiều tính khác làm cho SAP2000 đạt đến “ đỉnh cao” chương trình phân tích kết cấu
1.4 –CƠ SỞ CỦA CHƯƠNG TRÌNH :
SAP2000 nói riêng chương trình phân tích kết cấu nói chung thường dùng phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Elemet Method -FEM) diển toán duới dạng ngôn ngữ ma trận làm sở giải toán kết cấu Phần nêu tóm tắt sở chương trình
1.4.1 – Phương trình cân :
Phương trình cân kết cấu chịu tải trọng [1] : M.U’’(t) + C U’(t) + K.U (t) = F(t) (1)
Trong âoï :
M, K, C : Ma trận độ cứng, ma trận khối lượng, ma trận cản kết cấu
U’’(t) , U’ (t) , U(t) , F(t) : Véc tơ gia tốc, vận tốc, chuyển vị nút véc tơ tải trọng
thay đổi theo thời gian
Các ma trận độ cứng, khối lượng, ma trận cản ma trận vuông đối xứng, chúng lắp ghép từ ma trận tương ứng phần tử kết cấu Để hiểu rỏ bạn đọc tham khảo thêm tài liệu [1]
1.4.2 – Các trường hợp riêng :
a – Phân tích tĩnh (Static Analysis ) : F(t)= F Phương trình (1) trở thành: K U = F (2)
Giải hệ phương trình (2) tìm tất thành phần chuyển vị nút , sau tính nội lực ứng suất cho phần tử
b – Phân tích tải trọng điều hòa:
(6)Các tài liệu tham khảo
1. O.C Zenklecicz, R.L Taylor, The Finite Element method , Volum 1,2 Fourth Edition, Mc Graw-Hill1989
2. K.J Bathe, E.L Wilson, Numerical Methods in Finite Element Analysis Prentice-Hall inc - Englewood Cliffts, New Jersey -1976
3. C.S Krishnamoomrthy, Finite Element Ananlysis- 2th Edition, Mc Graw-Hill1994
4. SAP2000 Getting Started and SAP2000 Basic Analysis Reference 5. (this volume)
6. SAP2000 Analysis Reference - Volume I 7. SAP2000 Analysis Reference - Volume II
8. SAP2000 Steel Design Manual and SAP2000 Concrete Design Manual 9. SAP2000 Verification Manual
10. Bộ GTVT Qui trình Qui trình thiết kế cầu cống theo trạng thái giới hạn 22 TCN 18-79
(7)MỤC LỤC Lời nói đầu
Chương : TỔNG QUAN 1.1 – Giới thiệu chung
1.2 – Bộ chương trình yêu cầu phần cứng 1.3 – Khả chương trình
1.4- Cơ sở chương trình
1.5 – Các bước tổng quát giải toán 1.6- Một số khái niệm
Chương : GIAO DIỆN ĐỒ HỌA NGƯỜI DÙNG 2.1- Màn hình làm việc SAP2000
2.2- Mơ tả lệnh menu 2.3- Các nút lệnh
Chỉång : CẠC BI HC THỈÛC HNH 3.1- Vê duû
3.2- Vê duû 3.3- Vê duû 3.4- Vê duû 3.5- Vê duû 3.6- Vê duû 3.6- Vê duû Phuû luûc